高等学校化学学报 ›› 2018, Vol. 39 ›› Issue (6): 1212.doi: 10.7503/cjcu20180160
收稿日期:
2018-03-01
出版日期:
2018-06-10
发布日期:
2018-05-22
基金资助:
LI Yingli, WANG Jingbo*(), LI Xiangyuan
Received:
2018-03-01
Online:
2018-06-10
Published:
2018-05-22
Contact:
WANG Jingbo
E-mail:wangjingbo@scu.edu.cn
Supported by:
摘要:
采用量子化学方法研究了十氢化萘低温燃烧的动力学机理, 获得了脱氢反应、 自由基加氧反应及1,5氢迁移反应等反应的动力学参数, 并在CBS-QB3水平下获得了相关物种的热力学参数, 通过过渡态理论计算获得了具有紧致过渡态反应的高压极限速率常数, 而无能垒反应的速率常数则由变分过渡态理论得到. 基于此机理分析了十氢化萘低温反应的动力学规律和热力学机制. 相比于链烷烃和单环烷烃, 十氢化萘自由基加氧反应的速率常数随温度变化较快, 1,5-氢迁移反应的能垒较高, 揭示了物质结构对反应动力学的影响. 热力学平衡常数分析结果表明, 在低温下十氢化萘自由基加氧反应起主导作用. 通过拟合获得了所有反应Arrhenius形式的速率常数, 这些参数可用于双环烷烃低温燃烧机理的构建和优化.
中图分类号:
TrendMD:
李颖丽, 王静波, 李象远. 十氢化萘低温燃烧反应的动力学机理. 高等学校化学学报, 2018, 39(6): 1212.
LI Yingli, WANG Jingbo, LI Xiangyuan. Kinetic Mechanism Study on Low Temperature for Decalin Combustion†. Chem. J. Chinese Universities, 2018, 39(6): 1212.
Fig.1 Negative temperature coefficient effect of low temperature ignition delay(A), the disproportionation reaction of radical oxidation(B) and the barrierless reaction for O2 addition(C)
Fig.3 Low temperature oxidation reactions of decalin starting from C—H bond breaking at the α position(A) and β position(B)Species designation is also given.
Number of reaction | Reaction | lgA* | Ea/(kJ·mol-1) |
---|---|---|---|
r1 | R=R1+H | 14.91 | 300.33 |
r2 | R1+O2=R1-P1-OO | -0.62 | 63.79 |
r3 | R1-P1-OO→R1-P2-OO | 10.23 | 186.90 |
r4 | R1-P2-OO+O2=R1-P3O4 | -8.17 | -114.99 |
r5 | R1-P3O4→R1-P4O4 | 5.82 | 181.46 |
r6 | R1-P4O4→R1-P5O4 | 10.51 | 72.12 |
r7 | R1-P5O4→R1-P6O3H+OH | 12.39 | 65.93 |
r8 | R1-P6O3H→R1-P7O2+OH | 11.22 | 40.56 |
r9 | R1-P7O2→R1-P8 | 13.28 | 221.98 |
r10 | R=R2+H | 12.39 | 376.02 |
r11 | R2+O2=R2-P1-OO | -15.59 | -4.77 |
r12 | R2-P1-OO→R2-P2-OO | 13.04 | 214.23 |
r13 | R2-P2-OO+O2=R2-P3O4 | -13.58 | -126.50 |
r14 | R2-P3O4→R2-P4O4 | 8.25 | 177.35 |
r15 | R2-P4O4→R2-P5O4 | 8.48 | 63.67 |
r16 | R2-P5O4→R2-P6O3H+OH | 13.84 | 46.17 |
r17 | R2-P6O3H→R2-P7O2+OH | 22.58 | 28.05 |
r18 | R2-P7O2→R2-P8 | 11.26 | 214.78 |
Table 1 High-pressure limit rate parameters for low temperature oxidation reactions of decalin in the temperature range of 500—1500 K*
Number of reaction | Reaction | lgA* | Ea/(kJ·mol-1) |
---|---|---|---|
r1 | R=R1+H | 14.91 | 300.33 |
r2 | R1+O2=R1-P1-OO | -0.62 | 63.79 |
r3 | R1-P1-OO→R1-P2-OO | 10.23 | 186.90 |
r4 | R1-P2-OO+O2=R1-P3O4 | -8.17 | -114.99 |
r5 | R1-P3O4→R1-P4O4 | 5.82 | 181.46 |
r6 | R1-P4O4→R1-P5O4 | 10.51 | 72.12 |
r7 | R1-P5O4→R1-P6O3H+OH | 12.39 | 65.93 |
r8 | R1-P6O3H→R1-P7O2+OH | 11.22 | 40.56 |
r9 | R1-P7O2→R1-P8 | 13.28 | 221.98 |
r10 | R=R2+H | 12.39 | 376.02 |
r11 | R2+O2=R2-P1-OO | -15.59 | -4.77 |
r12 | R2-P1-OO→R2-P2-OO | 13.04 | 214.23 |
r13 | R2-P2-OO+O2=R2-P3O4 | -13.58 | -126.50 |
r14 | R2-P3O4→R2-P4O4 | 8.25 | 177.35 |
r15 | R2-P4O4→R2-P5O4 | 8.48 | 63.67 |
r16 | R2-P5O4→R2-P6O3H+OH | 13.84 | 46.17 |
r17 | R2-P6O3H→R2-P7O2+OH | 22.58 | 28.05 |
r18 | R2-P7O2→R2-P8 | 11.26 | 214.78 |
Name of reaction | Specified reaction | lg[A/(mol-1·cm3·s-1)] | Ea/(kJ·mol-1) |
---|---|---|---|
JetSurF 2.0[ | ![]() | 12.06 | -6.36 |
r1[ | ![]() | 10.52 | -1.09 |
r2[ | ![]() | 10.36 | -11.09 |
r3[ | ![]() | 12.28 | -4.35 |
r4[ | ![]() | 11.28 | -17.62 |
Table 2 Results of one-step O2 addition to ethylcyclohexane radicals in the literature
Name of reaction | Specified reaction | lg[A/(mol-1·cm3·s-1)] | Ea/(kJ·mol-1) |
---|---|---|---|
JetSurF 2.0[ | ![]() | 12.06 | -6.36 |
r1[ | ![]() | 10.52 | -1.09 |
r2[ | ![]() | 10.36 | -11.09 |
r3[ | ![]() | 12.28 | -4.35 |
r4[ | ![]() | 11.28 | -17.62 |
Name of reaction | Specified reaction | lg(A/s-1) | Ea/(kJ·mol-1) |
---|---|---|---|
r1[ | ![]() | 11.51 | 100.75 |
r2[ | ![]() | 11.77 | 97.28 |
r[ | ![]() | 11.42 | 85.10 |
r3[ | ![]() | 11.78 | 85.35 |
Table 3 Kinetic parameters of 1,5 H-shift reactions from the literature
Name of reaction | Specified reaction | lg(A/s-1) | Ea/(kJ·mol-1) |
---|---|---|---|
r1[ | ![]() | 11.51 | 100.75 |
r2[ | ![]() | 11.77 | 97.28 |
r[ | ![]() | 11.42 | 85.10 |
r3[ | ![]() | 11.78 | 85.35 |
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